BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
KHOA CƠ KHÍ – CHẾ TẠO MÁY   
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: TS VŨ NGỌC PI
SVTH: VŨ VĂN KHÁNH
LỚP : K40 CCM 01
1
Bộ giáo dục và đào tạo Cộng HòA x hội chủ nghĩa việt namã
********** Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
Trờng đại học kỹ thuật 000
công nghiệp thái nguyên
TI
THIT K N TT NGHIP

Ngi thit k: V Vn Khỏnh Lp: K40C Mú s SV: 40.0168.K40C
Ngnh: C khớ Ch to mỏy
Cn b hng dn: TS. V Ngc Pi
Ngy giao ti: 23/03/2009
Ngy hon thnh: 29/05/2009
Tờn ti:
Thit k h thng dn ng vớt ti dng ti xi mng ri, nng sut
8m
3
/h; dng hp gim tc bỏnh rng - trc vớt; Thit k quy trỡnh cụng ngh
gia cụng bỏnh vớt.
S liu ban u :

- Phần IV : Thiết kế quy trình công nghệ gia công bánh vít.
Bản thuyết minh thiết kế tốt nghiệp đã đợc thông qua.
Ngày tháng năm 2009.
Trởng bộ môn Cán bộ hớng dẫn T/L Hiệu trởng
Trởng khoa
Vũ Ngọc Pi Vũ Ngọc Pi Vũ Ngọc Pi
3
nhËn xÐt cña gi¸o viªn híng dÉn

Th¸i Nguyªn, ngµy th¸ng n¨m 2009…… ……
Gi¸o viªn híng dÉn
4

NXB đại học và trung học chuyên nghiệp Hà Nội 1969 - Nguyễn Trọng Hiệp
[5] : Máy nâng chuyển.
Trờng ĐHKTCN 1995 - Trần Thọ.
[6] : Tính toán vít tải 6/2001.
Vũ Ngọc Pi.
[7] : Sổ tay công nghệ chế tạo máy.
Trờng ĐHBK Hà Nội 2000 Trần Văn Địch.
[8] : Sổ tay công nghệ chế tạo máy - Tập I, II
NXB KHKT - Nguyễn Đắc Lộc , Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần XuânViệt
[9] : Chế độ cắt khi mài
Vũ Ngọc Pi 10 2000.
[10] : Công nghệ chế tạo máy - Tập I , II
Trờng ĐHBK Hà Nội
[11] : Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy
NXB Khoa học và kỹ thuật - Trần Văn Địch
[12] : Sổ tay nhiệt luyện
6
Lời nói Đầu
Lời nói Đầu
Trong công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại đất nớc, các ngành kinh tế
nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi các kỹ s và các cán bộ kỹ thuật có
kiến thức tơng đối rộng và phải biết vận dụng sáng tạo những kiến thức đã học
để giải quyết những vấn đề thờng gặp trong thực tế .
Đồ án tốt nghiệp đóng vai trò hết sức quan trọng trong quá trình đào tạo
trở thành ngời kỹ s. Qua quá trình làm đồ án tốt nghiệp giúp cho sinh viên
hiểu rõ hơn về những kiến thức đã đợc tiếp thu trong quá trình học tập, đồng
thời nâng cao khả năng vận dụng sáng tạo những kiến thức này để làm đồ án
cũng nh công tác sau này.
Là một sinh viên chuyên ngành cơ khí. Trong thời gian làm đồ án tốt
nghiệp em đợc giao nhiệm vụ: '' Thiết kế hệ thống dẫn động vít tải dùng để tải

lực ma sát giữa vật liệu và vỏ máng, do đó vật liệu chuyển động trong máng
theo nguyên lý truyền động vít - đai ốc. Vít tải có thể có một cánh xoắn hoặc
nhiều cánh xoắn, với nhiều cánh xoắn thì vật liệu chuyển động êm hơn. Chất
tải cho vít tải qua lỗ trên lắp máng, còn dỡ tải qua lỗ ở phía dới của ống.Vít
tải thờng dùng để vận chuyển vật liệu nóng và độc hại.
Các u điểm của vít tải :
Vật liệu chuyển động trong máng kín, có thể nhận và dỡ tải ở trạm trung
gian không tổn thất rơi vãi vật liệu, an toàn khi làm việc và sử dụng, rất thuận
lợi cho việc vận chuyển vật liệu nóng và độc hại.
Các nhợc điểm của vít tải :
Nghiền nát một số phần vật liệu vận chuyển, chóng mòn cánh xoắn và
máng khi vận chuyển vật liệu cứng và sắc cạnh, tổn thất năng lợng lớn và
không dùng đợc để vận chuyển vật liệu dính và ẩm. Mặc dù có những nhợc
điểm nh vậy, vít tải vẫn đợc dùng rộng rãi trong các nhà máy xi măng, các
nhà máy tuyển khoáng hoặc trong các xí nghiệp hoá chất.
- Vít tải thờng đợc chia làm 2 loại theo phơng vận chuyển vật liệu:
+ Vít tải nằm ngang
+ Vít tải thẳng đứng
- Theo hình dạng cánh xoắn ta phân loại Vít tải ra thành:
+ Loại cánh xoắn liên tục liền trục.
+ Loại cánh xoắn liên tục không liền trục
+ Loại cánh xoắn dạng lá.
Vít tải cánh xoắn liên tục liền trục dùng để vận chuyển vật liệu dạng bột
khô, có kích thớc nhỏ hay trung bình. Loại cánh xoắn này không cho vật liệu
8
chuyển động ngựơc lại, do đó khi cùng vận tốc quay và đờng kính vít xoắn,
năng suất của nó đạt cao hơn các loại khác.
Vít tải liên tục không liền trục dùng để vận chuyển vật liệu dạng hạt có
kích thớc lớn, hoặc vật liệu dính.
Vít tải loại cánh xoắn dạng lá dùng cho vật liệu kết dính, hoặc khi cần

một bớc xoắn. Ngời ta chế tạo cánh xoắn bằng cách dập. Trục vít xoắn đợc
chế tạo từ thép ống, đầu mỗi đoạn ống có hàn một mặt bích bằng thép có các
lỗ để bắt với các mặt bích của ổ treo trung gian.
- Máng của vít tải chế tạo bằng dập từ thép lá, mỗi đoạn có chiều dài
khoảng 4m.
Kết cấu của máng và nắp phải đảm bảo không cho bụi hoặc khí độc
thoát ra ngoài khi vận chuyển vật liệu có bụi hoặc chất độc.
Hình 2: Kết cấu của máng và nắp của vít tải
Máng của vít tải có các ống cấp tải và dỡ tải các ống này có tiết diện
vuông. Chúng đợc hàn với nắp (cấp tải) và với đáy máng (dỡ tải). Để quan
sát sự làm việc của các ổ treo, các ổ chặn hai đầu vít xoắn cũng nh quan sát
sự phân bố vật liệu vận chuyển ở đoạn máng có ổ treo, ngời ta hàn các lỗ
quan sát có nắp ở trên nắp máng gần các ổ treo vít xoắn .
III-Tính toán vít tải
1. Xác định đờng kính vít tải
- Năng suất của vít tải Q(tấn/h) đợc xác định qua công thức sau:
10
nc
kknp
D
Q
4
.60
2


=

)1(
Trong đó:

: là hệ số phụ thuộc vật liệu.
Vật liệu là xi măng nặng k
v
=30
K
c
: Hệ số chứa đầy tiết diện máng phụ thuộc vật liệu
Với vật liệu nặng ít sắc cạnh nh xi măng K
c
=0,25
K
n
: Hệ số phụ thuộc góc nghiêng (độ) của vít tải , lấy theo bảng 1 ta có góc
nghiêng = 0 K
n
=1
Thay (2) và (3) vào (1) và biến đổi ta đợc:

5
2
7,37








=

n
v
=60(v/ph)
3. Xác định công suất trên vít tải
Đối với vít tải nằm ngang công suất (kw) trên trục vít tải đợc xác định
theo công thức sau (4):

360
.
.
0
LQ
CP
lv
=
(5)
L: Chiều dài vận chuyển của vật liệu theo phơng nằm ngang (m) L=15(m)
C
0
: Hệ số lực cản xác định theo bảng 2:
Với vật liệu là xi măng C
0
= 4,0
)(6,1
360
15.6,9
.4 kwP ==
4. Xác định mô men xoắn trên vít tải
Mô men xoắn tác dụng lên vít tải T
v


+
=
tgR
T
F
v
av

)9(
R: Khoảng cách điểm đặt lực ma sát của vật liệu với cánh vít đến trục vít
tải (mm) R = (0,3-0,4).D. Chọn R = 0,4.D = 100(mm)
: góc nâng của đờng xoắn vít (độ) xác định theocông thức :
R
p
tg
2


=
p: Bớc vít tải : p = 0,8.D = 0,8.250 = 200(mm)

0
66,1731831,0
100 2
200
===




a) Động cơ điện 1 chiều
- Ưu điểm: Khởi động êm, hãm và đảo chiều dễ dàng, có thể điều chỉnh
vô cấp số vòng quay và trị số mô men trong phạm vi rộng.
- Nhợc điểm: Giá thành cao, mau hỏng hơn động cơ xoay chiều, đòi hỏi
cần phải có thiết bị chỉnh lu.
- Phạm vi sử dụng: Hay dùng trong các thiết bị vận chuyển bằng điện,
thang máy, máy trục
b)Động cơ điện xoay chiều: gồm loại 1 pha và 3 pha
- Động cơ 1 pha có công suất tơng đối nhỏ có thể mắc vào mạng điện
chiếu sáng, nên thờng dùng cho các thiết bị dân dụng nh quạt, máy giặt
- Động cơ 3 pha đợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, gồm 2 loại:
+ Động cơ 3 pha đồng bộ : có tốc độ quay không đổi, không phụ thuộc
vào trị số tải trọng và không điều chỉnh đợc. So với động cơ không đồng bộ
thì loại này có hiệu suất và cos cao, hệ số quá tải lớn. Tuy nhiên giá thành
14
của chúng tơng đối cao và phải có thiết bị khởi động động cơ, do vậy thờng
dùng khi công suất động cơ lớn( trên 100 kw).
+ Động cơ 3 pha không đồng bộ : có 2 loại: rô to dây cuốn và rô to lồng
sóc
Động cơ 3 pha không đồng bộ rôto dây cuốn cho phép điều chỉnh vận
tốc trong phạm vi ngắn (khoảng 5%) có dòng mở máy nhỏ nhng cos thấp,
đắt, kích thớc lớn và vận hành phức tạp, thờng dùng khi điều chỉnh vận tốc
trong một phạm vi hẹp.
Động cơ 3 pha không đồng bộ rô to lồng sóc (còn gọi là rô to ngắn
mạch) có kết cấu đơn giản, giá thành thấp, dễ bảo quản làm việc tin cậy. Tuy
nhiên loại này có nhợc điểm là hiệu suất và hệ số cos thấp hơn (so với động
cơ đồng bộ) không điều chỉnh đợc vận tốc.
Nhờ có các u điểm trên, động cơ xoay chiều 3 pha rô to lồng sóc đợc sử
dụng rất phổ biến trong các ngành công nghiệp. Với hệ số dẫn động cơ khí
(hệ dẫn động băng tải, xích tải, vít tải dùng với các hộp giảm tốc) ta nên sử

lv
đc
: công suất làm việc danh nghĩa trên trục động cơ đợc xác định
theo công thức :
15
)(kw
P
P
ct
lv
dc
lv

=


)4.2(
Trong đó:


: hiệu suất chung của toàn bộ hệ thống



=
k
2
.
ổ
4

c/t
= 1,6(kw)
)(9738,1
8106,0
6,1
kwP
dc
lv
==
3. Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ:
Số vòng quay đồng bộ của động cơ ( còn gọi là tốc độ từ trờng quay) đ-
ợc xác định theo công thức :
p
f
n
db
60
=
(2.8)
Trong đó: f=50hz :tần số dòng điện xoay chiều
+ p = 1,2,3,4,5,6 là số đôi cực từ
Trên thực tế, số vòng quay đồng bộ có các giá trị là 3000, 1500, 1000,
750, 600 và 500 v/ph. Số vòng quay đồng bộ càng thấp thì kích thớc khuôn
khổ và giá thành của động cơ càng tăng (vì số đôi cực từ lớn). Tuy nhiên dùng
16
động cơ có số vòng cao lại yêu cầu giảm tốc nhiều hơn, tức tỉ số truyền của
toàn hệ thống tăng, dẫn tới kích thớc và giá thành của các bộ truyền tăng lên.
Do vậy, trong các hệ dẫn động cơ khí nói chung, nếu không có yêu cầu gì đặc
biệt, hầu nh các động cơ có số vòng quay đồng bộ là 1500 hoặc 1000 v/ph (t-
ơng ứng số vòng quay có kể đến sự trợt 3% là 1450 và 970 v/ph).

c/t
=60(v/ph) là số vòng quay của vít tải.
So sánh u
sb
với các giá trị nên dùng và giới hạn của hệ thống ( bảng 1.2).
Với hộp giảm tốc bánh răng - trục vít thì tỷ số truyền nên dùng là 20 315
và tỷ số truyền giới hạn là 14,6 480 ta thấy u
sb
nằm trong khoảng u nên
dùng thì n
đb
= 1500v/ph.
4. Chọn động cơ
Từ (2.2) chọn P
đt
đc
= P
lv
đc
= 1,6 (kw)
Căn cứ vào công suất đẳng trị đã tính tiến hành tra bảng chọn động cơ
có công suất định mức thoả mãn điều kiện (2.1)
P
đm
đc
P
đt
đc
và số vòng quay đồng bộ của động cơ là giá trị đã đợc xác
định n

dc
bd
dc
mm
PP

(2.12)
Trong đó:
P
dc
mm
: công suất mở máy của động cơ (kw)
P
dc
mm
= K
mm
ì P
dc
dm
=
dm
K
T
T
ì P
dc
dm

T

dc
bd
P
= 2,88 P
dc
mm
= 4,4 kw nên công suất động cơ đủ để mở máy.
b) Kiểm tra quá tải cho động cơ
Với sơ đồ tải trọng không đổi thì không cần kiểm tra quá tải cho động cơ .
18
II- Phân phối tỷ số truyền
Tỷ số truyền chung của toàn hệ thống u

đợc xác định theo:

)14.2(
Trong đó:
+ n
đc
= 1420 v/p : Số vòng quay của động cơ đã chọn
+n
c/t
= 60 v/p : Số vòng quay của trục công tác
67,23
60
1420
==

u
Với hệ dẫn động gồm các bộ truyền mắc nối tiếp:

h
< 100):
17,0012,0
5
1
+
hh
uuu

21,067,23.012,067,23
5
1
+
u835,11
2
67,23
1
2
===
u
u
u
h
u
2
: tỷ số truyền trục vít bánh vít
III- Xác định thông số trên các trục

1420
pv
u
n
n
III
I
II
===

u
I-II
: tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng.
- Tốc độ quay của trục III:
)/(99.59
835.11
710
pv
u
n
n
IIIII
II
III
===

u
II-III
: tỷ số truyền của bộ truyền trục vít - bánh vít.
2. Tính công suất danh nghĩa trên các trục

.
ổ
= 1, 954.0,87.0,99 =1,683(kw)
P
III
= P
II
.
II-III
.
ổ
= 1, 683.0,97.0,99= 1,616(kw)
3. Tính mô men xoắn trên các trục
Mô men xoắn trên trục thứ k đợc xác định theo công thức sau:
).(
.10.55,9
6
mmN
n
P
T
k
k
k
=

).(10.133,0
1420
9738,1.10.55,9.10.55,9
5

n
P
T
mmN
n
P
T
mmN
n
P
T
III
III
III
II
II
II
I
I
I
===
===
===
4. Lập bảng số liệu tính toán
Các kết quả tính ở trên là số liệu đầu vào cho các phần tính toán sau. Do
vậy cần lập bảng thống kê theo mẫu sau:
Tỷ số
truyền
Tốc độ
quay(v/p)

1. Chọn vật liệu :
Đối với hộp giảm tốc có công suất trung bình hoặc nhỏ chỉ cần chọn vật
liệu nhóm I có độ rắn HB 350 (bảng 6.1)[1] bánh răng đợc tôi cải thiện
hoặc thờng hoá. Nhờ có độ rắn thấp nên có thể cắt răng chính xác sau khi
nhiệt luyện, đồng thời bộ truyền có khả năng chạy mòn. Để tăng khả năng
chạy mòn của răng nên nhiệt luyện bánh răng lớn đạt độ rắn thấp hơn độ rắn
bánh răng nhỏ (25-75)HB.
Tra bảng 6.1[1] chọn vật liệu làm bánh răng có cơ tính:
+ Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện đạt đọ rắn HB = 210,
b
=750MPa,

ch
=450MPa.
+ Bánh lớn : Thép 45, thờng hoá đạt độ rắn HB = 180,
b
=600MPa,

ch
=340MPa
2. Tính ứng suất cho phép:
a) ứng suất tiếp xúc cho phép [

H
]
Theo công thức (6.1)
[ ]
HlxHvR
H
H

[ ]
H
HlH
sb
H
S
K.
0
lim


=

)1.6( a
Trong đó:
Hlim
0
là ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở.
Tra bảng 6.2[1] có:
Hlim
0
=2HB + 70
Với bánh răng nhỏ:
Hlim1
0
= 2.210 + 70 = 490 (MPa)
Với bánh răng lớn:
Hlim2
0
= 2.180 + 70 = 430 (MPa)

HO
=30.H
HB
2,4
(6.5)
Với H
HB
: Độ rắn Brinen
N
H01
= 30.210
2,4
= 1,12.10
7
N
H02
= 30.180
2,4
= 0,77.10
7
N
HE
: Số chu kỳ thay đổi ứng suất tơng đơng.
Vì bộ truyền chịu tải trọng tĩnh :
N
HE
= N
HE1
= N
HE2

> N
HO2
thì lấy N
HE2
= N
HO2
để tính, do đó K
HL2
=1.
Theo 6.1a[1] có:
[ ]
[ ]
)(91,390
1,1
1.430
.
)(45,445
1,1
1.490
.
2
0
2lim
2
1
0
lim
1
MPa
S



+
=

)12.6(
[ ]
[ ] [ ] [ ]
)(64,48891,390.25,1.25,191,390
)(18,418
2
91,39045,445
min
2
min
MPa
MPa
HHH
sb
H
====
=
+
=


Thoả mãn điều kiện (6.12)
b) ứng suất uốn cho phép [

F

S
.K
xF
= 1
Nên (6.2) thành:
[ ]
F
FLFCF
F
S
kk
0
lim


=

)2.6( a
Trong đó:
Flim
0
: ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở.
Tra bảng 6.2 có:
Flim
0
= 1,8.HB (MPa)

Flim1
0
= 1,8 210 = 378(MPa)